Идеи Гриффитса

Испытания на вязкость разрушения (кратковременную трещиностойкость) принадлежат к наиболее апробированным и теоретически обоснованным, получающим широкое распространение в практике технического металловедения. Эти испытания базируются главным образом на линейной механике разрушения, котора.я берет свое начало от работ Гриффитса. Впервые на основании энергетического подхода он показал, что причиной резкого несоответствия реального и теоретического сопротивления разрушению твердых тел может быть присутствие в них малых дефектов (трещин), способствующих возникновению концентрации напряжений, достигающих в локальных объемах теоретической прочности. В развитие идеи Гриффитса Ирвин показал, что эти локальные напряжения в самом общем случае отрывного нагружения тела с трещиной пропорциональны так называемому коэффициенту интенсивности напряжений А, который может быть записан в виде [c.237]

Сущность этих подходов, обобщающих идеи Гриффитса, состоит в следующем. Пусть имеется идеально упругое тело с начальным разрезом. Для того чтобы этот разрез стал распространяться, увеличивая свою поверхность, требуется израсходовать энергию, равную по величине работе, которую надо затратить, чтобы обеспечить целостность материала перед кромкой разреза. Эту работу (с обратным знаком) можно назвать работой разрушения. Одновременно с образованием новой поверхности, свободной от нагрузок, в некотором объеме тела уменьшается деформация. Это приводит к соответствующему выделению из тела упругой энергии. Таким образом, на основании закона сохранения энергии (в пренебрежении иными возможными потоками энергии) при развитии трещины на величину bS соблюдается энергетическое [c.88]

Теоретической базой для развития методов оценки трещиностойкости материалов послужила линейная механика разрушения, которая берет начало от работ Гриффитса. На основании энергетического подхода он впервые показал, что причиной резкого несоответствия реальной и теоретической прочности твердых тел может служить наличие в них малых дефектов (трещин), способствующих возникновению концентрации напряжений, достигающих в локальных объемах теоретической прочности. В развитие идеи Гриффитса Ирвин показал, что эти локальные напряжения в самом общем случае отрывного нагружения тела с трещиной пропорциональны так называемому коэффициенту интенсивности напряжений К, который записывается в виде [c.328]

Механика распространения трещин (линейная механика разрушения). Здесь на основе глобальной идеи Гриффитса (1921) развиваются методы повышения сопротивления конструкции с треш.иной. Конструкции больших размеров (как, например, роторы турбин, ядерные реакторы) всегда имеют в исходном состоянии трещины, особенно если они собирались с помощью сварки. Данная теория получила развитие в трудах английских и американских авторов. С точки зрения практики, она позволяет дать стандартизированные рекомендации по увеличению константы материала, называемой критическим коэффициентом интенсивности ). [c.8]

Несмотря на то что идеи Гриффитса о неодновременности разрыва межатомных связей при разрушении хрупких тел имеют обш,ее значение и применимы к случаю разрыва любых твердых тел, мы, однако, считаем, что теория Гриффитса в той форме, в которой она применяется к аморфным телам, для кристаллов неприменима. [c.31]

И наконец, глава завершается обзором современных подходов механики разрушения, применяемых к композитам, и оценкой точности описания имеющихся экспериментальных данных. Следует подчеркнуть, что при написании главы ставилась цель — дать оценку степени применимости модифицированной механики разрушения Гриффитса — Ирвина для предсказания разрушения композитов. Поскольку эта глава одна из последних в сборнике, сделана попытка сконцентрировать в ней некоторые идеи предыдущих глав, сославшись на них там, где это возможно. [c.223]

Первыми в механике макротрещин явились работы Гриффитса ), в которых делается попытка объяснить аномально низкую прочность в случае хрупкого разрушения материала при растяжении развитием при определенных условиях трещин, имевшихся в нем еще до приложения нагрузки. Позднее, примерно, с пятидесятых годов, интерес к этому подходу возрос. Появились работы как за рубежом, так и у нас, в которых первоначальные идеи получили дальнейшее развитие. Известные результаты в практическом отношении пока скромны, однако они уже сейчас. находят применение в технике. В настоящем параграфе кратко излагаются некоторые элементы теории трещин. [c.574]

В книге излагаются основные идеи и методы механики хрупкого разрушения, а также некоторые наиболее важные практические вопросы их приложений. В частности, изложены следующие вопросы теория Гриффитса — Ирвина, теория роста усталостных трещин, теория водородного охрупчивания, коррозия под напряжением, теория действия взрыва, адсорбционный эффект, теория огневого бурения, оптическое разрущение, масштабный эффект и т. д. [c.2]

Статические проблемы механики разрушения. Основоположником механики разрушения по праву можно считать А. Гриффитса. Основы механики хрупкого разрушения тела с треш,иной изложены им в работе [480], опубликованной в 1920 г. в трудах Лондонского королевского общества. Однако эта работа осталась незамеченной и долгое время идеи, высказанные в ней, не находили поддержки среди специалистов в области прочности материалов. Отчасти это было связано с тем, что его теория была разработана для идеально хрупкого разрушения материалов. Но как показывает опыт, при разрушении большинства конструкционных материалов, используемых в инженерной практике, наблюдаются пластические деформации в окрестности фронта трещины. При этом значительная часть энергии разрушения расходуется на пластическое деформирование материала. Только после работы Дж. Ирвина [492, 493] механика разрушения тел, содержащих трещины, стала интенсивно развиваться, а ее методы стали применять- Ся при расчетах на прочность различных инженерных конструкций. Ниже кратко изложены основные идеи А. Гриффитса и Дж. Ирвина, которые составляют предмет классической линейной механики разрушения. [c.10]

Идеи Гриффитса могут быть применены и в общем случае. Приведем рассуждения Райса и Друкера [36]. Рассмотрим (рис. 32) ситуации до разрушения и после образования новых поверхностей. Введем соответствующие обозначения (см. рис. 32) и, Ощ 8ij, F, S и u+Au, (Tij + Aaij, Sij + Asij, F—AF, S + AS. Составим основное энергетическое соотнонхение [c.145]

Долгое время теория Гриффитса имела академический интерес, привлекая внимание отдельных исследователей только для ее модификации на основе некоторых критических замечаний. Однако существенных изменений, которые оставили бы заметный след, сделано не было, и основные представления Гриффитса изменений не претерпевали. Положение начало кардинально меняться после того как было установлено, что теория Гриффитса формально может быть распространена на так называемое квазихрупкое разрушение. В этом случае макроскопически разрушение носит хрупкий характер, но в малых объемах, прилегающих к поверхности трещины, имеет место интенсивная пластическая деформация. Работа, затраченная на пластическую деформацию этих объемов, отнесенная к единице площади трещины, много больше (на 2-3 порядка), чем удельное поверхностное натяжение Гриффитса. Эта удельная работа разрушения называется вязкостью разрушения и отражает способность материала сопротивляться росту трещины. Заменяя в формуле Гриффитса удельное поверхностное натяжение на удельную работу разрушения, получаем распространение идеи Гриффитса на реально хрупкое разрушение. А это уже означает, что теория Гриффитса приобретает прикладной характер. Сильным толчком к практическому применению теории Гриффитса послужили многочисленные катастрофы различных инженерных сооружений по причине хрупкого разрушения, имевшие место в 40-х и 50-х годах. Среди таких катастроф можно назвать хрупкие разрушения танкеров типа Либерти (более тысячи случаев в сороковых годах), самолетов Комета фирмы Де Хевиленд и ра- [c.118]

В настоящее время доминирует идеализированная модель, разработанная на основе идей Гриффитса, Ирвина и др. В ней рассматривается рост прямолинейной трещины в упругой плоскости. При этом в вершине трешлны возникают неограниченные напряжения и процесс разрушения предполагается происходящим собственно в самой вершине трещины. Кроме того, предполагается, что расход энергии на образование единицы новой поверхности 7 является константой материала. Исходя из этого рассчитывается упругодинамическое поле напряжений в вершине трещины и формулируется уравнение энергетического баланса. Напряжения в вершине трещины оказываются сингулярными по типу 1/ у7 а коэффициенты интенсивности напряжений зависят от скорости распространения трещины v. Если определить эту зависимость в результате решения задачи эластодинамики с движущейся трешлной и подставить эту зависимость в уравнение энергетического баланса (критерий разрушения), то можно определить скорость распространения трещины, т. е. предсказать ее поведение, В зависимости от условий нагружения распространение трещины может продолжаться или она остановится. Критерий старта также выводится иэ уравнения энергетического баланса. [c.160]

Для решения конкретных задач, связанных с разрушением металлических деталей без пластических макродеформаций, наблюдающихся в крупных сварных конструкциях и резурвуарах, в работах Орована и ряда других, а также автора настоящей книги выдвигаются методы расчета на базе основной идеи Гриффитса. В работе Орована используется статическое представление [c.456]

Источниками хрупкого разрушения сварных конструкций являются, как правило, различного рода концентраторы напряжений типа трещин. В этой связи большое значение приобретают показатели, характеризующие спос )бность материала препятствовать стабильному и нестабильному распространению трещин. В соответствии с положениями механики разрушения, развитыми на основе идей Гриффитса — Ирвина, сопротгшление хрупкому разрушению характеризуется коэффициентом интенсивности напряжений К1, значение которого з зависи.мости от уровня номинальных напряжений а и длины трещины / в бесконечной пластине определяется по формуле [c.133]

Наиболее просто формулируется условие локального разрушения в теории так называемых квазихрупких трещин, когда наибольший размер области необратимых деформаций в рассматриваемой точке контура трещины мал по сравнению с длиной трещины и расстоянием этой точки до ближайшей границы тела. Простейший вариант этого условия на основе физических и математических идей А. А. Гриффитса [347, 348], Г. Нейбера [190] и Г. М. Вестергарда [432, 433] был предложен Дж. Р. Ир вином [354—358]. Он заключается в том, что коэффициент при особенности в выражении для напряжений в рассматриваемой точке в момент локального разрушения (и продвижения трещины в этой точке) считается равным некоторой постоянной материала при этом напряжения вычисляются в предположении, что тело идеально yrapyroie. По1Скольку указанный коэффициент представляет собой некоторую функцию внешних нагрузок, длины трещины и геометрии тела, находимую ш решения упругой задачи в целом, условие локального разрушения на (контуре трещины в принципе позволяет определить е развитие и, л частности, отыскать ту комбинацию внешних нагрузож, которая разделяет области устойчивости и неустойчивости (подробнее об этом будет сказано в следующих параграфах). [c.16]

Причина столь парадоксального сочетания повышенного внимания к проблеме прочности и достаточно скромного продвижения в осознании физической картины явления заключается в ее чрезвычайной сложности. Не говоря уже о номенклатурном проявлении этой сложности — интерпретация явления разрушения требует привлечения специалистов по физике, химии, механике, инженеров-конструкторов — в реальных условиях процесс разрушения проявляется весьма многоликим образом. Во многом это связано с многообразием элементарных актов разрушения, при интерпретации которых до последнего времени господствовали модельные представления, основанные на простых геометрических образах, предложенных Гриффитсом, Стро, Орованом и др. [247-250]. Сейчас однако становится ясным, что физика разрушения нуждается в дальнейшем развитии основополагающих идей. Так, предприняты попытки использования нелинейных методов для развития концепции разорванных [c.296]

Запишем упомянутый критерий разрушения для трещины. Напомним, что этот критерий восходит еще к 1907 году, его автор, Вигхард [7, 8], предвосхитил идеи, впоследствии развиваемые Нейбером [9] и Петербургской школой [10, 11]. Заметим заодно, что Вигхард исследовал также сингулярность напряженного состояния в угловых точках задолго до Снеддона и Вильямса, и собственно критерий разрушения был им сформулирован задолго до появления критерия Гриффитса. [c.230]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...